[发明专利]拉索杆式一维伸展臂

说明书

技术领域：

本发明涉及一种拉索式杆状展开机构特别是一维伸展臂。

背景技术：

由于运载器内有效载荷包络尺寸的限制，大型空间结构必须收拢在有限 的空间内，并在入轨后伸展为预想的构型，杆状空间伸展臂是空间展开机构 中应用最广的一维展开机构，目前应用于航天领域的空间杆状伸展臂主要有 三种形式：薄壁管状伸展臂、盘压杆式伸展臂、铰接杆式伸展臂。

薄壁管状伸展臂臂跟部翘曲限制了结构强度，因而热稳定性、抗弯及抗 扭刚度较低，难以实现精确定位。

盘压杆式伸展臂展开过程中伸展臂刚度比较差，且伸展臂顶端绕伸展臂 的中心线旋转，伸展臂在空间只能实现一次伸展，不能自动收拢。

铰接杆式伸展臂需要复杂的伸展与收拢机构，质量大。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能够重复收拢的拉索式杆状展开机构。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

拉索杆式一维伸展臂，其组成包括：一组伸展机构，所述的伸展机构由 四根空心支撑杆与两个刚性框架构成，展开拉索通过所述的支撑杆的空心与 固定于刚性框架角部的翻转锥套，一端固定在伸展机构的顶端，另一端固定 在与伸展臂座通过转动副连接的展开辊上，所述的展开辊与展开电机连接， 收拢拉索分别穿过所述的刚性框架的对角小孔，一端固定在伸展臂座上，另 一端固定在收拢辊筒上，两根防转杆固定在所述的最顶层的刚性框架上，并 与固定于隔一层刚性框架上的直线轴承构成移动副，从最顶层开始，每隔一 层刚性框架上的相应位置均安装有直线轴承，展开电机与收拢电机为力矩电 机。

所述的拉索杆式一维伸展臂，所述的刚性框架是一个正方形框架，四个 拐角上分别装有翻转锥套和钻有四个小孔，空心支撑杆由翻转锥通过锁紧螺 母与空心杆固连构成，所述的展开电机与展开辊间通过小齿轮和大齿轮连接。

所述的拉索杆式一维伸展臂，当伸展机构处于展开状态时，同一根收拢 拉索所穿过相邻的小孔处于伸展臂的同一侧面的两个侧边，收拢拉索呈“Z” 形；在伸展机构收拢时，同一根收拢拉索所穿过的小孔处于同一轴线上，收 拢拉索被拉直；通过收拢电机的驱动，收拢辊筒正反转可以拉紧与放松收拢 拉索通过展开电机的驱动，展开辊正反转可以拉紧与放松展开拉索。

所述的拉索杆式一维伸展臂，在伸展臂展开时，支撑杆的轴线与刚性框 架的平面垂直，处于收拢状态时，支撑杆的轴线与刚性框架的平面平行。

所述的拉索杆式一维伸展臂，其特征是：伸展机构由收拢状态展开时， 收拢电机反转，收拢拉索放松，展开电机驱动展开辊正转，四根展开拉索同 步拉紧产生拉力，在展开拉索的作用下，翻转锥与翻转锥套构成杠杆机构， 使翻转锥相对于刚性框架发生翻转，从而使四根支撑杆相对于刚性框架发生 同步翻转，驱动相邻刚性框架远离，直至支撑杆轴线垂直于刚性框架平面；

伸展臂由展开状态收拢时，展开电机反转，减小展开拉索的拉力，收拢电 机驱动收拢辊筒正转，两根收拢拉索同步拉紧产生拉力，在拉力的作用下， 收拢拉索有由“Z”伸直的趋势，使相邻两个刚性框架间产生旋转力矩，在支 撑杆和收拢拉索的共同作用下，驱动其发生相对旋转且靠近，直至支撑杆轴 线平行于刚性框架平面。

本发明的有益效果：

本发明可以用做空间设备的展开支架，该支架可以重复展开与收拢，展 开时由底层向顶层依次开始，收拢时由顶层向底层依次开始；在防转杆的作 用下，当刚性框架的数目为奇数时，伸展臂顶端可实现平动而不发生转动； 该装置结构简单，不需要复杂的展开与收拢结构，质量小，展开长度与收拢 长度比值较大；展开后在展开拉索拉力的作用下，具有较高的抗弯、抗扭刚 度，可实现所支撑装置在空间的精确定位；由于在空间所有装置均处于失重 状态，故在空间应用时该伸展臂理论上可以无限加长。

附图说明：

附图1是本发明的展开正视图；

附图2是本发明的展开侧视图；

附图3是本发明的收拢图；

附图4是空心支撑杆的结构图；

附图5是刚性框架俯视图；

附图6是单层展开过程图；

附图7是展开后翻转关节的放大剖视图；

附图8是收拢后翻转关节的放大剖视图；

附图9是展开拉索在伸展臂顶端锁紧结构图。